[发明专利]一种防冲击间隔注浆锚索及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于岩土、水利、矿山等支护工程用注浆锚索。

背景技术

锚索因其锚固深度大、承载能力高、且可施加较大的预紧力，因而可以获得比较理想的支护效果。在实际应用中，通常采用锚杆锚索联合支护方式，在巷道支护初期，以锚杆的柔性支护为主，后期以锚索的悬吊作用为主，两者取长补短，充分发挥了锚杆、锚索整体支护性能。但在稳定性较差的厚煤层动压巷道，例如沿空掘巷、大断面切眼、受动压影响的跨采巷道等，由于锚固长度仅为锚索长度的1/3，其承载能力偏低，对破碎顶煤的加固作用有限，因此，在锚索的基础上发展了中空注浆锚索，把注浆锚固锚索和树脂锚固锚索合二为一，取长补短，实现了全长锚固。近几年，伴随煤炭开采强度的增大，煤层开采向纵深发展，深部岩体开挖处于典型的高地应力、高地温、高岩溶水压、机械开挖动力扰动的复杂力学环境，煤岩体具有较强的流变、蠕变特性，扩容现象突出，变形具有冲击性。当支护完成后，锚杆、锚索周围形成强度较高的锚固体，但锚杆、锚索之间的支护体系很难做到完全协调，特别是高地应力环境和煤岩体变形突变区，由于锚索钢绞线钢性较大、延伸率小，在支护后期，锚索体沿轴向承受较高的拉应力，当被支护巷道岩层沿水平变形剧烈增加时，锚索体在受拉状态时的径向让压能力较弱，锚索体极易被剪断，使其失去支护能力，发生顶板事故。因此，对于锚索、注浆锚索在深井大变形巷道支护体系中存在的问题，急需一种新型的锚索结构和支护方法，提高锚索在支护体系中的让压能力，实现锚索支护体系的“强让互补”，对于解决深井大变形巷道的支护问题提供有效的理论与技术支持。

发明内容

为了解决注浆锚索应用于深井大变形巷道支护时存在的问题，本发明提供一种防冲击间隔注浆锚索及其使用方法，通过注浆锚索结构的创新，在锚孔内实现间隔注浆，在不降低支护强度的基础上，使锚索支护体系内每隔一段距离形成“非注浆段”，根据支护区域岩体力学参数设计“非注浆段”长度L_2n，在“非注浆段”锚索体可在锚孔内实现一定角度的弯曲旋转，当被支护巷道岩体发生变形突然剧烈增加时，“非注浆段”内锚索体的旋转和弯曲缓解了锚索锚固体高应力区的瞬间应力集中程度，一定程度上避免了锚索体瞬间被剪断现象发生。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明提供一种防冲击间隔注浆锚索及其使用方法，包括单向注浆阀、中空注浆钢铰线、弧形锚环、滑动让压收缩环、锥形止浆塞、分段密封塞，所述单向注浆阀设置在中空注浆钢铰线尾部，用于单向高压注浆，弧形锚环、滑动让压收缩环、锥形止浆塞、分段密封塞中间设有通孔，中空注浆钢铰线沿通孔穿过。

所述中空注浆钢铰线由中空钢铰线、柔性注浆管和钢铰线膨胀环组成，中空钢铰线每间隔一定长度设置钢铰线膨胀环，使钢铰线膨胀散开，柔性注浆管沿钢铰线中心穿过，根据施工设计需要注浆的锚固段L_2n-1（n=1，2，…，n）位置，在钢铰线膨胀散开设置出浆阀，在“非注浆段”L_2n（n=1，2，…，n）位置无需设置出浆阀。

所述弧形锚环一端呈弧面结构，与弧形托盘接触，弧形锚环内部为锥面结构，内部安装锥形夹片。

所述滑动让压收缩环由弧形托盘、弹性让压收缩环、弓形托盘组成，弧形托盘一端设为弧面，与弧形锚环弧面接触，另一端设为平面，与弹性让压收缩环连接，弓形托盘一端为平面，与弹性收缩环连接，另一端为弓形，中间为平面，与锥形止浆塞连接。

所述锥形止浆塞中心设有通孔，中空注浆钢铰线从通孔穿过，整体结构为锥形，一端设为平面，与弓形托盘连接，另一端为锥面，安装在锚孔内。

所述分段密封塞整体呈圆柱状或锥形，中心设有通孔，安装在钢铰线膨胀散开位置前端，根据注浆段设计位置，沿钢铰线轴线方向，将钢铰线在膨胀散开位置分为若干段。

一种防冲击间隔注浆锚索及其使用方法，包括以下步骤：

①. 对施工地点的顶板岩层取岩芯，测试其岩石力学参数，根据测试结果确定间隔注浆锚索“注浆段”L_2n-1长度和“非注浆段”L_2n长度，据此为施工地点加工防冲击间隔注浆锚索。在“注浆段”长度L_2n-1区间钢铰线膨胀散开位置设置出浆阀，在“非注浆段”长度L_2n区间钢铰线膨胀散开位置无需设置出浆阀，以实现间隔注浆；

② 配制注浆材料，注浆材料以水泥净浆为主，同时添加水泥注浆添加剂，包括早强剂、泵送剂、超塑化剂、膨胀剂等，使注浆材料具有较好的早强与高强性能、良好的流动性及微膨胀性，从而大大改善锚注加固的效果；